電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程(已修改)
2025-05-30 23:54 本頁面
【正文】 電力系統(tǒng)分析 劉光曄 2021年 5月 華中科技大學何仰贊 溫增銀編 第五章 電力系統(tǒng)三相短路 的暫態(tài)過程 ? 51 短路的一般概念 ? 52 恒定電勢源電路的三相短路 ? 53 同步電機突然三相短路的物理分析 ? 54 無阻尼繞組同步電機三相短路電流計算 ? 55 有阻尼繞組同步電機的突然三相短路 ? 56 強行勵磁對短路暫態(tài)過程的影響 51 短路的一般概念 1．短路的原因 短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間 或相與地（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 產(chǎn)生短路的原因主要有如下幾個方面： (1)元件損壞； (2)氣象條件惡化； (3)違規(guī)操作； (4)其他。 ２ ．短路故障類型及符號表示 三相短路 f(3) 5% 兩相短路 f(2) 20% 單相接地短路 f(1) 65% 兩相短路接 f(1,1) 10% 最輕 最嚴重 3．短路的危險后果 （ 1）短路沖擊電流（最大瞬時電流）產(chǎn)生電動力，對設(shè)備機械破壞。 （ 2）短路電流有效值持續(xù)時間較長時，設(shè)備可能過熱損壞。 （ 3）短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降，對用戶影響很大。 （ 4） 破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電。這是短路故障的最嚴重后果。 （ 5）發(fā)生不對稱短路時，不平衡電流產(chǎn)生的磁通影響附近的通訊線路。 4．短路計算的目的 （ 1）電氣設(shè)備選擇。（動穩(wěn)定度；熱穩(wěn)定度；斷流能力） （ 2）繼電保護配置和整定其參數(shù)。 （ 3） 發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主要接線設(shè)計和選擇。 （方案比較是否需要限制短路電流。） （ 4）進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，研究短路對用戶工作的影響等，都必 須進行短路計算。 52 恒定電勢源電路的三相短路 一、短路的暫態(tài)過程 圖示三相電路。由于三相對稱，只討論 a相。 s i n ( )me E t????39。39。39。39。 2 2 39。 2()。 a r c tg( ) ( )mm E LLIRRR R L L???????? ? ?1． 短路發(fā)生前，電流表達式 sin ( )mdiR i L E tdt ??? ? ?39。sin( )mi I t? ? ?? ? ?２．假定在 t=0時刻發(fā)生短路，電流表達式 si n( )p pmi I t? ? ?? ? ?/ atTapi Ce ??/sin( ) atTp ap pmi i i I t Ce? ? ? ?? ? ? ? ? ?列微分方程 周期分量 （特解） Ipm 、 ?由短路回路中的阻抗確定。 非期分量 （奇次方程通解） La RT ?衰減時間常數(shù) 全電流 敘述無限大功率電源及其特點。在短路初始瞬間，不能突變的電勢用恒定電勢源代替，可以大大簡化計算。 簡單三相電路短路 同理可以得到 b相與 c相短路 電流的表達式。 /39。sin( ) [ sin( ) sin( ) ] atTp ap pm m pmi i i I t I I e? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?短路前周期分量瞬時值 短路后周期分量瞬時值 ３．全電流分析 (1) ．全電流含有周期分量 ip與非周期分量 iap ； (2) ．非周期分量初值 iap0與合閘角及短路前 電流有關(guān)。 4 ．相量圖 |?????90?時， ?iap0?最大 |?????0?時， ?iap0?為零 因為電感中短路前后瞬間的電流不能突變，全電流為 結(jié)論 非周期分量初值 ?iap0?達到最大的條件是 : (1) ． 短路前空載 (2) ． 合閘角滿足 |???|?90? 三相電路短路時的相量圖 討論：全電流瞬時值、電流分量瞬時值不能突變的區(qū)別？ 二、短路沖擊電流 短路電流最大可能的瞬時值稱為短路沖擊電流。 如果 ?L ? R，認為 ? ?90? ?iap0?達到最大的條件是： 短路前空載 Im=0，合閘角 ??0? /c os atTp ap pm pmi i i I t I e? ?? ? ? ? ?非周期分量有最大的可能值時的短路電流波形圖 波形如圖所示 t = T/2 = 時 ，沖擊電流 0 . 0 1 /0 . 0 1 /( 1 )aaTim p m p mTp m im p mi I I ee I k I????? ? ?kim——沖擊 系數(shù) iim校驗電氣元件的動穩(wěn)定度。 顯然 1kim2，取 ~ (根據(jù)短路點離發(fā)電機出口遠近選取 ) 三、短路電流的有效值 (短路全電流在第一個周期內(nèi)的最大效值 ) ? ?/ 2 / 2 22/ 2 / 211t T t Tt t p t a p tt T t TI i d t i i d tTT????? ? ??? apt sii ??2 2 2 20 1 201 TI i d t I I IT? ? ? ? ??短路全電流第一個周期內(nèi)有效值最大，取 t = T/2 = 衰減的非周期分量 iapt ，近似取 iapt = 為平均值 ( 1 )i m pm i m pmi I k I? ? ? ?準備：含各次
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